1 

 

1. Podstawowe surowce naturalne (ropa naftowa, węgiel, gaz ziemny) 

a)  Klasyfikacja  rop  naftowych  ze  względu  na  gęstość,  zawartość  siarki  oraz  zawartość 

składników grupowych. Podstawowe właściwości fizykochemiczne rop naftowych 

 
Ze względu na gęstość 
Ropa ciężka – > 0,884  g/cm3duża gęstość – ilość w. aromatycznych rośnie ze wzrostem temp 
wrzenia 
Ropa lekka – < 0,878 g/cm3 mała gęstość – ilość w. aromatycznych maleje ze wzrostem temp 
wrzenia 
Ropa pośrednia – 0,878 <   < 0,884 średnia gęstość – nie obserwuje się istotnych zmian 
Ze względu na zawartość siarki  
Ropa nisko siarkowa <0,5% 
Ropa średnio siarkowa 0,5-1,0% 
Ropa siarkowa 1-3% 
Ropa wysoko siarkowa >3% 
Ze względu na zawartość składników grupowych 
parafin: 
nisko parafinowe <5% 
średnio parafinowe 5-10% 
wysoko parafinowe >10% 
żywic: 
nisko żywiczne <5% 
średnio żywiczne 5-10% 
wysoko żywiczne >10% 
asfalteny: 
nisko asfaltenowe <1% 
średnio asfaltenowe 1-3% 
wysoko asfaltenowe >3% 
ze względu na skład chemiczny ropy:  
parafinowa 
naftenowa 
parafinowo-naftenowa 
aromatyczna 
parafinowo-naftenowo-aromatyczna 
parafinowo-aromatyczna 
Podstawowe wł. fizykochemiczne ropy naftowej 
….. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 

 

b)  Systematyka  technologiczna  węgli  (typy  węgli,  składniki  węgli,  asortyment  węgli). 

Podstawowe właściwości fizykochemiczne węgli. 

Wyróżnia się 11 typów węgli:  

1. płomienny 31      
2. gazowo- płomienny: 32  - węgle energetyczne 

3. 

gazo

wy: 33 

4. gazowo-koksowy: 34    
5. ortokoksowy: 35  - węgle do produkcji koksu 
6. metakoksowy: 36, 
 7. semikoksowy: 37 

8. chudy: 38 
9. antracytowy: 41 
10. antracyt: 42 
11. metaantracyt: 43 
 
Składniki węgli 
W substancji organicznej węgli brunatnych wyróżniamy następujące składniki  
grupowe: kwasy huminowe 13-85%, huminy  7-81%, bituminy 3-37% (80%), ligninę 0-1%  
(70%), celulozę 0-1% (40%) oraz resztkowe substancje roślinne 2-8%, fuzyt 2-80%.  
W substancji organicznej węgli kamiennych obecne są jedynie dwa składniki grupowe:  
huminy 97-100% i bituminy 0-3%. 
+ wilgoć + substancja mineralna 
 
Asortyment węgli: 
Węgiel energetyczny, Węgiel brykietowy, Węgiel wytlewny, Węgiel ekstrakcyjny 
 
Podstawowe właściwości fizykochemiczne węgli: 
….. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 

 

c)  Klasyfikacja  gazów  ziemnych  ze  względu  na  skład,  składniki  węglowodorowe  i  nie 

węglowodorowe  gazów  ziemnych.  Podstawowe  właściwości  fizykochemiczne  gazów 

ziemnych. Liczba Wobbego, definicja i sens fizyczny 

Liczba Wobbego 

W = (MJ/m³) lub (MJ/mol) lub (MJ/kg) 
odniesioną do ciepła spalania gazu wylicza się jako iloraz ciepła spalania gazu przez 
pierwiastek kwadratowy z gęstości względnej gazu  

𝑤 =

𝑐

𝑠𝑝

 𝑑

𝑤𝑧

 

odniesioną do wartości opałowej gazu wylicza się jako iloraz wartości opałowej  gazu przez 
pierwiastek kwadratowy z gęstości względnej gazu  

𝑤 =

𝐻

𝑜

 𝑑

𝑤𝑧

 

Wartość liczby Wobbego jest podstawą do podziału paliw gazowych na podgrupy. 
 
Ze względu na skład wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje gazu ziemnego.  
gaz suchy - Zawierający łącznie 95% metanu i etanu tzw.  
gaz mokry - w którym obok metanu i etanu występują także cięższe węglowodory w 
ilościach dochodzących do 30%. 
Gaz ziemny towarzyszący ropie naftowej jest gazem mokrym.  
Oprócz węglowodorów gaz ziemny może zawierać także azot, dwutlenek węgla i 
siarkowodór (niekiedy do 30% N

2

, do 40% CO

2

 i do 50% H

2

S) oraz niewielkie ilości helu  

 
Ze względu na zawartość azotu: 
gazy bez azotowe (zawartość azotu poniżej 1-3%) 
gazy nisko azotowe (zawartość azotu w granicach 3-10%) 
gazy zaazotowane (zawartość azotu powyżej 10%) 
 
Ze względu na zawartość siarkowodoru (siarki): 
gazy mało siarkowe (zawartość siarkowodoru poniżej 0,3%) 
gazy siarkowe (zawartość siarkowodoru w granicach 0,3-3%) 
gazy wysoko siarkowe (zawartość siarkowodoru powyżej 10%) 
 
Podstawowe właściwości fizykochemiczne gazów ziemnych 
….. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 

 

 
2. Przerób ropy naftowej; destylacja, procesy pogłębionej przeróbki ropy naftowej 

 

Pierwszym krokiem w obróbce ropy naftowej jest destylacja. Jest to proces polegający na 
rozdzieleniu mieszaniny dzięki różnicom temperatury wrzenia składników. Aby ropę poddać 
destylacji należy najpierw ją oczyścić. 
Następnym etapem jest już właściwa destylacja atmosferyczna. Przeprowadza się ją aby 
rozdzielić ropę naftową na frakcje o rosnącym zakresie temperatur wrzenia. 
 
Procesy pogłębionej przeróbki ropy naftowej: 
 
1.kraking termiczny: 
visbreaking i koksowanie 
2.kraking katalityczny 
3.Hydrokraking: 
hydrorafinacja i hydroodsiarczanie   
4. piroliza: 
olefinowa, acetylenowa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Destylacja 

Nazwa frakcji  

Zakres temperatury wrzenia 
[ºC]  

Destylacja atmosferyczna 

Gaz płynny 
Benzyna lekka 
Benzyna średnia 
Benzyna ciężka 
Nafta 
Lekki olej napędowy 
Średni olej napędowy

 

 

30 – 80 
80 – 150  
150 – 180  
180 – 280  
180 – 300  
190 – 350  

  

Destylacja próżniowa 

Ciężki olej napędowy 
Lekki olej próżniowy 
Ciężki olej próżniowy 
Pozostałość próżniowa

 

310 – 380 
280 – 370  
280 – 550 
Powyżej 550 

5 

 

 
3.  Procesy  przemysłu  rafineryjnego  dla  pozyskiwania  paliw:  hydrorafinacja,  reforming, 

hydrokraking, kraking katalityczny 

      Kraking katalityczny  

a)  kraking katalityczny i terminczy : typowe surowce, parametry procesu, produkty 

W  KK  podobnie  jak  w  krakingu  termicznym  zasadniczą  reakcją  jest  rozerwanie 
wiązania węgiel-węgiel z utworzeniem związków o mniejszej masie cząsteczkowej. 

Surowcami mogą być różne frakcje ropy od ciężkiej benzyny do pozostałości 
atmosferycznych. Zwykle jednak są to destylaty próżniowe

. Głównym produktem są benzyny, 

obok nich otrzymuje się znaczne ilości  gazów  oraz  destylaty  olejowe  lekkie  (dodawane  
do  olejów  napędowych)  i  ciężkie. Frakcja benzynowa zawiera duże  ilości olefin, 
charakteryzuje  się wysoką  liczbą oktanową i jest  cennym  komponentem  benzyn. 
 

Parametry procesowe, surowiec, produkt 
 
Typ procesu 

Surowiec  

Temperatura 

Ciśnienie 

Produkt 

KT 
wysokociśnienieniowy 

Pozostałość 
atmosferyczna, 
destylaty 
próżniowe 

550 

2,5 

Benzyna ON, lekki 
olej opałowy 

Visbreaking 

Pozostałość 
próżniowa i z 
innych procesów 

430-460 

Do 1,5 

Ciężki olej opałowy  

Koksowanie 
Niskociśnieniowe 

Pozostałości 
wysokowrzące 
frakcje olejowe z 
duża w. aromat 

520 - 565 

Do 0,5 

Koks, gaz  

KT niskociś 

Lekki olej 
próżniowy, 
destylaty 
próżniowe 

>500 
 
>500 

<0,7 
 
2,8-7 

Benzyna, ON, O. 
opałowy, gazy 
C2,C3,C4  

KK  

Lekki olej 
próżniowy, 
destylaty 
próżniowe 

470 - 525 

0,7 -1,4 

Benzyna, ON, O. 
opałowy, gazy C2, 
C3,C4 

 

b)  Mechanizm  reakcji  krakingu  termicznego  i  krakingu  katalitycznego,  porównać  skład 

produktów 

 

koks – zawartość węgla ok. 95% 
Generalnie celem krakingu termicznego jest uzyskanie produktów o niskich masach 
cząsteczkowych jak węglowodory gazowe, frakcje benzynowe, naftowe oraz olejowe.  
Reakcje krakingu alkanów są reakcjami rodnikowymi 
C

3

H

5

+ + C

12

H

26

 = C

3

H

6 

+ C

12

H

25

+ 

C

12

H

25

+ = C

3

H

6

 + C

9

H

19

+ 

C

5

H

11

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

+ = C

5

H

11

CH

2

CH

2

+CHCH

3

 = C

5

H

11

CH

2

+ + C

3

H

6

 

6 

 

Reakcje w krakingu  
kraking 
w.parafinowe C

10

H

22

 = C

3

H

6

 + C

7

H

16

 

W.OLEFINOWE C

8

H

16

 = C

5

H

10

 + C3H6 

W.CYKLICZNE cyklo C

10

H

20

 = C

6

H

12

 + C

4

H

8

 

Izomeryzacja  
w. olefinowe do izoolefin 1-C

4

H

8

 = trans -2- C

4

H

8

 

w. parafinowe do izoparafin n-C

4

H

10

 = Izo-C

4

H

10

 

Przeniesienie wodoru  



 

pierścień aromatyczny  C

6

H

12

 + 3C

5

H

10

 = C

6

H

6

 + 3C

3

H

12

 



  W. olefinowe do parafinowych i aromatycznych    4C

6

H

12

 = 3C

6

H

14

 + C

6

H

6

 

Cyklizacja 



  w.olefinowe do naftenowych C

7

H

11

 = CH

3

 - cyklo - C

6

H

8

 



  odwodornienie nC

8

H

18

 = C

8

H

16

 + H

2

 

Dealkilacja  



  Kondensacja AR-CH=CH

2

 + R

1

CH=CHR

2

 = Ar-AR + H

2

 

c)  Konwersja składników grupowych frakcji ropy naftowej w procesie krakingu 

d)  Przebieg procesu przemysłowego. Wpływ rozwiązań aparaturowych reaktora na 

wydajność produktów procesu krakingu katalitycznego 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

7 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 

8 

 

Rozwiązanie aparaturowe reaktorów: 
 

- zainstalowane promieniście rozłożone dysze 
gaz suchy mniej 10-40% 
LPG mniej 0 – 10% 
Benzyna więcej 1,5 – 8% 
koks mniej 0,05-0,15% 
- Atomax 2TM atonizacja surowca jest osiągana na skutek wprowadzenia pary przez otwory 
prostopadłe do kierunku przemieszczania się surowca 
konwersja+1,35% 
benzyna+1,58 
LPG +0,48% 
Suchy gaz – 0,33% 
kos +0,04% wag 
- podwójne szczeliny w dyszach 
konwersja zwiększa się np. z 78-82,7% 
benzyna większa wydajność 
-reaktor typu rajzer 
 
Przed wejściem do "raizera", surowiec poprzez specjalny system wstrzykujący  jest 
kontaktowany z katalizatorem  transportowanym strumieniem  pary  wodnej.  Górne  
zakończenie  "raizera"  stanowi  sprzężone  cyklony oddzielające  katalizator  od  produktu,  
są dwa  stopnie  oddzielania  pyłu.  Katalizator  opada poprzez  zasuwę  dławiącą  do  
regeneratora.  Po  drodze  jest  przeparowywany  aby  usunąć zaadsorbowane  węglowodory  i  
mieć  zmniejszyć  ilość  koksu  w  katalizatorze.  Para  wodna odcina przestrzeń z palnymi 
parami węglowodorów od części gdzie jest podawane powietrze do  regeneracji.  Na  
wypadek  niebezpieczeństwa  są  mechaniczne  zawory  odcinające. Regenerator stanowi  
jedno naczynie z urządzeniami zapewniającymi ciągłość długotrwałego ruchu.  Można  
prowadzić wypalanie  całkowite  lub  częściowe. 
Zwiększona wydajność  
+ ok. 2,5% benzyny i destylatów 
- ok. 1% gazu suchego 
 

Hydrokraking 

a) Surowiec i przebieg procesu 

 

W  procesie  HK  zachodzi  rozerwanie  wiązania  C-C  i  uwodornienie  powstających  
(lżejszych) cząsteczek. Nasycony charakter produktów HK zapobiega wtórnym reakcjom 
polimeryzacji i kondensacji a tym  samym  powstawaniu  koksu.  Jednak  realizacja  takiego  
procesu wymaga  stosowania wysokich  ciśnienia  wodoru (rozkład kosztów – więc powstaje 
pewna ilość koksu) 
 

9 

 

Hydrokraking jest to proces wykorzystujący destylat próżniowy, który krakuje się w układzie 
reakcyjnym ze stacjonarnym złożem katalizatora w obecności wodoru. Proces prowadzi się w 
temperaturze 350-430oC  pod ciśnieniem wodoru 60-150atm.  Typowymi surowcami są 
frakcje próżniowe z destylacji ropy naftowej oraz z procesów visbreakingu, koksowania, FCC 
i innych. Na slajdzie widać uproszczony schemat instalacji. W procesie hydrokrakingu można 
wyróżnić dwa zasadnicze typy reakcji: reakcje hydrorafinacji w tym hydroodsiarczania 
(HDS) oraz hydrokrakingu.  Reakcje  uwodornienia,  odwodornienia  oraz  usuwanie  
heteroatomów  wymagają  katalizatora uwodorniającego, natomiast dla zajścia reakcji 
krakingu niezbędny jest katalizator posiadający właściwości kwasowe. Dlatego w  procesie 
HK  stosuje  się katalizatory  dwufunkcyjne. Hydrokraking można prowadzić w jednym z 
trzech wariantów: maksymalizacji wydajności frakcji benzynowej, destylatów średnich, 
destylatów olejowych.  

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

10 

 

Hydrorafinacja,  

a)  Podstawowe  reakcje  zachodzące  w  tym  procesie  (konwersja  heterozwiązków, 

konwersja węglowodorów aromatycznych) 

Termin  hydrorafinacja  (HR)  stosuje  się  do  grupy  procesów  uwodornienia  (HYD),  
hydroodsiarczania (HDS), hydroodazotowania (HDN) i hydrodemetalizacji (HDM), którym w  
rafinerii  poddaje  się  różne  strumienie  naftowe.   

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

11 

 

b)  Wpływ temperaturowego zakresu wrzenia frakcji na parametry procesu hydrorafinacji 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

12 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

13 

 

Reforming 

a)  Surowiec i jego przygotowanie do reformingu 

 

 

 

b)  Przebieg  procesu  przemysłowego.  Instalacje  z  ciągłą  cyrkulacją  i  regeneracją 

katalizatora, instalacje z cykliczną regeneracją katalizatora 

Procesy przemysłowe  
Ogólnie  biorąc,  ze  względu  na  sposób  przeprowadzania  regeneracji  można  wyróżnić 
trzy rodzaje procesów:  
  1. semiregeneratywne  
  2. cykliczne  
  3. z ruchomym złożem  
 

14 

 

 

 
 

 

15 

 

16 

 

17 

 

 

 
 
 

c)  Rozwiązania  technologiczne  dla  produkcji  komponenta  benzyn  o  małej  zawartości 

benzenu 

…  
kolumna frakcjonujaca  lekki ref – uwodornienie  izomeryzacja  reformat o mniej. 
ilości benzenu  
ekstrakcja aromatów i rozfrakcjonowanie  
 
ekstrakcja  wydzielenie  benzenalkilacjakuman, etylobenzen, butylobenzen 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

18 

 

7. Procesy alkilowania 

Ogólnie procesem alkilowania nazywamy wprowadzenie rodnika alkilowego do cząsteczki 
związku organicznego. Może to nastąpić zarówno jako przyłączenie do atomu węgla jak i 
atomu tlenu, azotu, siarki lub atomów innych pierwiastków (jak np. krzem albo glin). W 
procesach alkilowania jako czynniki alkilujące stosowane są olefiny, acetylen, związki 
chloroorganiczne oraz alkohole i estry. W przypadku alkilowania węglowodorami 
nienasyconymi reakcja przebiega z rozerwaniem wiązań pi w cząsteczkach tych 
węglowodorów.  
 

Proces alkilowania izobutanu olefinami C3, C4. 

Alkilowanie w przemyśle naftowym to łączenie olefin (węglowodorów z wiązaniem 

podwójnym) z izoparafinami, w wyniku czego powstają wyżej wrzące węglowodory 
izoparafinowe o większej masie cząsteczkowej a także wysokiej liczbie oktanowej. W 
reakcjach tych można m.in. uzyskać izooktan poprzez alkilowanie izobutanu izo lub n-
butenem.  
W reakcji alkilowania 1 mol izobutanu reaguje z 1 molem węglowodoru olefinowego, dając 
węglowodór izoparafinowy o większej masie cząsteczkowej. Dla najczęściej stosowanych 
olefin reakcje przybierają następującą postać: 
 

 

 
 
Alkilowanie izobutanu olefinami można prowadzić bez udziału katalizatorów w temperaturze 
ok. 500 *C i pod ciśnieniem 20-40 MPa (200-400 at). Zazwyczaj jednak proces prowadzi się 
wobec kwasu siarkowego lub fluorowodoru. W obecności kwasowych katalizatorów reakcja 
przebiega w temperaturze poniżej 50*C i pod ciśnieniem 3MPa. 

19 

 

Powód stosowanie jako komponowania benzyn 
- produkt o wysokiej liczbie oktanowej 
- komponent, który zastąpił tetraetyloołów 
Alkilaty spełniają wszystkie wymagania stawiane komponentom benzyny reformułowanej, 
gdyż zawierają prawie wyłącznie izoparafiny ze śladowymi ilościami węglowodorów 
olefinowych i aromatycznych